Ejercicios.

Capítulo 3. (Libro “principios de los procesos químicos” Hougen, Watsod, Sragatz)

Ejercicio 1

Se desea comerciar con oxigeno en pequeños cilindros que tengan un volumen de 0.5ft3 y que cada uno contenga 1lb de O2. Si los cilindros pueden estar sometidos como máximo a una temperatura de 120 °F. Calcular la presión para la que deben estar proyectados. Supuesta la aplicación de la ley de los gases perfectos.

Datos:

v=0.5 ft 3 T=120 ° F

n=0.03125 lbmol 1 lbmol→359 ft3

Procedimiento:

0.5 ft3=359 ft3

lbmol×0.03125lbmol ×

580 ° R492 ° R

×14.7 PsiaPT

PT=388.825Psia

Ejercicio 4

Calcúlese en lb/ft3 en condiciones normales y los pesos específicos relativos de los siguientes gases:

a) C2H6

b) SO2

c) HSd) Cl2

Ejercicio 5

El gas acetileno se obtiene tratando el carburo cálcico con agua según la siguiente reacción:

CaC2+2H 2O→C2H 2+Ca (OH )2

Calculese el número de horas de servicio que se pueden conseguir con 1lb de Carburo en una lámpara de acetileno que quema 2 ft3/h de gas a una temperatura de 75°F y una presión de 743mmHg.

Datos:

P=14.37 Psia T=535 ° R

1molCaC2=¿ 64.102 lbmol

1lb64.102lbmol

=0.0156mol

En 1lb hay 0.015 mol

Procedimiento:

PV=nRT

Despejando V:

V ¿(0.0156 lbmol ) (10.73 ft3Psia / lbmolR ) (535 ° R )

14.37 Psia

V=6.2319 ft3

Sien1hse queman2 ft3

h=¿ 6.2319 ft3

2hr× 1hr = 3.11 horas

h=3.11horas

Ejercicio 8

Un gas de chimenea tiene la siguiente composición en volumen:

CO2=9.5%

CO=0.2%

O2=9.6%

N2=80.7%

Utilizando la ecuación de los gases ideales, calcula:

a) Su composición en pesob) El volumen por una libra de gas a 80°F y 29.5 pulgadas de mercurioc) Densidad del gas en lb/ft3 en las condiciones de la parte “b”d) Peso especifico relativo de la mezcla.

Ejercicio 9

Por electrolisis de una disolución de salmuera se obtiene en el catodo una mezcla de gases que tienen la siguiente composición en peso:

Cl2→67%

Br2→28% O2→5% Utilizando la ecuación de los gases ideales, calculese:

a) La composicion del gas en volumen.b) La densidad de la mezcla en gramos por litro a 25°C y 740mmHg de presión.c) El peso especifico relativo de la mezcla.

Ejercicio 11

Un volumen de 1000 ft3 de aire húmedo a una presión total de 740 mm Hg y temperatura de 30 oC contiene vapor de agua en tales proporciones que su presión parcial es de 22 mm Hg. Sin cambiar la presión total, la temperatura se reduce a 15 oC y parte del vapor del agua se separa por condensación: Después de enfriarlo se encuentre que la presión parcial de vapor de agua es 12.7 mm Hg.

Utilizando un método de presiones parciales, calcular:

a) El volumen del gas después del enfriamiento.b) El peso del agua condensa.

Ejercicio 14

El gas procedente de un horno de azufre tiene la siguiente composición en volumen:

SO3 0.8% SO2 7.8%

O2 12.2%

N2 79.2 % a) Calcúlese el volumen del gas a 600 oF y 29.2 in de Hg formado por libra de azufre que se

ha quemado.b) Calcúlese el porcentaje en exceso de oxígeno que se ha suministrado para la combustión

anterior, del necesario para la oxigenación completa a SO3 .c) Calcúlese el volumen de aire suministrado a 10 oF y 29.2 in de Hg para la combustión, por

la libra de azufre quemado.

Ejercicio 15

Ha de proyectarse un horno para quemar coque a la velocidad de 200 lb por hora. El coque tiene la siguiente composición:

Carbono 89.1 %Cenizas 10.9 %

La eficiencia de la parrilla del horno es tal que se quema el 90 % del carbono presente en la carga de coque. Se suministra aire en exceso del 30 % del necesario para la combustión completa de todo el carbono de la carga. Se supone que el 97 % del carbono se oxida a dióxido, formando monóxido el restante.

(a) Calcular la composición, en volumen, de los gases de chimenea que salen del horno.(b) Si los gases de chimenea abandonan el horno a la temperatura de 550 °F y una presión de

743 mm Hg, calcúlese la velocidad de flujo de los gases, en pies cúbicos por minuto, para la cual debe proyectarse el tubo de chimenea.